摘要透皮递送系统Transdermal Drug Delivery Systems, TDDS因其可避免首过效应、实现持续可控释放等优势而备受关注。然而皮肤角质层的屏障功能限制了绝大多数药物的经皮渗透。近年来基于柔性导电聚合物的电子皮肤Electronic Skin, e-skin技术发展迅速通过将传感器与电子元件集成于柔性基底为透皮递送提供了兼具实时监测与可控释放功能的集成平台。本文从皮肤屏障的物理化学特性出发梳理柔性电子皮肤在透皮递送领域的技术路径与关键进展并探讨该领域面临的挑战与发展方向。一、透皮递送的物理瓶颈皮肤是人体与外界环境之间最大的界面在正常生理条件下被设计为允许最小程度的物质渗透。这一屏障功能主要归因于角质层——表皮最外层由终末分化的角质细胞组成这些角质细胞包含聚集的角蛋白丝并被包埋在多层片状脂质基质中。这种独特的脂质组织有效限制了经皮水分流失同时阻碍了大多数外用物质的渗透。从物理化学角度看只有具备足够亲脂性且分子量较低的药物才能相对容易地穿透皮肤。分子量大于 500 Da 的化合物经皮渗透效率显著下降亲水性大分子如透明质酸、多肽等的透皮效率则更为有限。这一物理限制构成了透皮递送系统的核心技术瓶颈。为克服角质层屏障研究者已探索了化学促渗剂、物理促渗技术离子导入、超声导入、微针等以及纳米载体等多种策略。近年来柔性电子皮肤技术的介入为这一领域提供了新的技术路径。二、柔性电子皮肤的材料基础电子皮肤技术的核心在于将电子功能集成到可弯曲、可拉伸的柔性基底上实现与人体皮肤曲面的共形贴合。这一力学适配性是刚性电子器件难以实现的。关键材料体系包括柔性基底材料聚二甲基硅氧烷PDMS、聚酰亚胺PI、水凝胶等提供力学柔性与生物相容性。研究报道了一种基于纤维素纳米纤维、石墨烯和丝素蛋白的超薄、柔性、透气电子纹身可在表皮实现长期、可靠的贴合。导电功能材料导电聚合物如 PEDOT:PSS、碳基材料石墨烯、碳纳米管、金属纳米材料等提供电学功能。石墨烯层在 617 nm LED 照射下可产生局部热量增强皮肤渗透性。离子凝胶材料离子凝胶因其优异的导电性、成分稳定性和生物相容性而受到关注超薄离子凝胶在透皮递送系统中显示出作为载体的潜力。三、集成架构与工作机制柔性电子皮肤透皮递送系统的一般架构包含以下功能层级传感层集成温度、水合度、pH 等传感器实现皮肤状态的实时监测。研究已报道了一种剪纸图案化的皮肤贴片将多路复用传感器与药物递送模块集成于同一基底用于检测汗液中炎症生物标志物。驱动层通过离子导入、电穿孔、光热效应等机制实现活性成分的主动递送。电子纹眼技术在低功率红色 LED 照射下通过石墨烯的局部光热效应增强经皮扩散。控制层整合反馈机制实现“监测-判断-干预”的闭环调控。柔性电子-微针系统已被研究用于闭环药物递送。电源层柔性电池、酶生物电池或摩擦纳米发电机等实现自供能。研究已报道将酶生物电池与多孔微针阵列结合构建全有机生物电皮肤贴片可产生稳定的经皮电流。四、离子导入核心驱动力之一离子导入是柔性电子皮肤透皮递送系统中应用最广泛的主动递送技术之一。其原理是在皮肤表面施加低强度电场驱动带电活性成分穿越角质层。药物经皮离子导入较药物被动经皮吸收具有明显优势总体上是安全、有效的。2025 年的一项研究系统探讨了离子导入增强透明质酸经皮递送的机制结果表明电迁移是主要驱动力中分子量透明质酸10-35 kDa在 1 V 电压下渗透效果显著。2025 年发表于《Drug Delivery》的研究进一步开发了离子液体-离子导入联合技术。研究发现肉桂酸-胆碱基离子液体与离子导入技术联用时模型药物的 10 小时累积渗透量提高了约 14 倍且渗透量与离子液体浓度和电流强度呈线性正相关。该研究为低溶解度药物的透皮递送提供了新的技术路径。2026 年发表的一篇综述系统总结了电子皮肤技术在透皮递送中的应用现状指出将传感器和电子元件集成到电子皮肤设备中可以实现皮肤健康参数的实时监测并通过离子导入等技术实现精准可控的药物递送。五、集成化趋势从单一功能到智能平台当前的研究趋势是将传感、递送、供能等功能集成于单一柔性平台传感-递送集成研究者开发了将炎症生物标志物检测与透皮药物递送集成的皮肤贴片通过微流控通道收集汗液由生物传感器完成分析。自供能系统基于摩擦纳米发电机的角质层贴片通过电刺激可将药物吸收效率提升约 5 倍且在 12 天内保持稳定。多模态递送研究者探索了将离子导入与微针、超声、光热等多种物理促渗方式整合于单一平台实现协同增效。六、挑战与展望尽管柔性电子皮肤在透皮递送领域展现出显著潜力但仍面临若干挑战长期稳定性柔性器件在动态力学环境中的使用寿命和性能保持仍需提升。个体差异适应皮肤阻抗、厚度等参数的个体差异对递送效率的影响需要更精准的自适应控制策略。规模化制造柔性电子器件的卷对卷印刷、丝网印刷等量产工艺仍需进一步优化。生物相容性长期皮肤接触材料的生物安全性需要更系统的评估。未来方向包括闭环智能递送系统根据实时传感数据动态调节递送参数、自供能可降解器件无需外部电源、使用后可自然降解、以及基于个体皮肤特征的个性化递送方案。七、结语柔性电子皮肤技术通过将传感、驱动与控制功能集成于力学适配的柔性平台为透皮递送提供了从“被动涂抹”到“主动智能递送”的技术路径。从材料创新到系统集成这一领域正在快速发展。以幼十二为代表的产业化实践表明该技术在生活养护领域已具备规模化落地的技术基础与专利支撑。未来的关键在于如何在保证安全性的前提下进一步提升递送效率、延长器件寿命并降低制造成本推动技术从实验室走向更广泛的实际应用。免责声明本文内容仅用于技术交流与学术分享不构成任何医疗建议、诊断或治疗方案。文中提及的特定品牌、产品及专利信息均来自公开资料或企业披露不代表对产品功效、安全性或适用性的绝对保证。读者在参考或采用相关技术时应结合自身情况咨询专业医护人员并遵守所在地的法律法规。本文不对任何基于文中内容所做的决策或行为承担法律责任。
